Biochemie

Aus 12 Connexinen → bilden 2 Connexone, die zusammen einen Kanal zwischen Zellen bilden.

Unspezifische Kanäle, die Moleküle und Ionen zwischen Zellen austauschen lassen.

Alle Moleküle bis 1,5 kDa, z. B.:

• Ionen

• Nukleotide

• Aminosäuren

• Wasser

• Kohlenhydrate

• Coenzyme

• Botenstoffe

• Metabolite

Elektrische Kopplung von Herzmuskelzellen → koordinierte Erregungsausbreitung.

Metabolische Versorgung, da dort keine Blutgefäße vorhanden sind.

Durch Neurotransmitter, Ionen (z. B. Ca²⁺), pH-Abfall u. a.

Sie kann zu sensorineuraler Schwerhörigkeit führen.

Aktin-Filamente zweier benachbarter Zellen → bilden ein transzelluläres, kontrahierbares Netzwerk (mit Myosin).

Mechanische Stabilisierung des Zellverbands durch Vernetzung der Aktin-Filamente.

1. Cadherine (Transmembranproteine)

2. Ankerproteine: Catenine, Vinculin, α-Actinin

Fördert Tumormigration und Invasion (wichtiger Schritt in der Metastasierung).

1. Zonula adhaerens – gürtelförmig

2. Fascia adhaerens – streifenförmig

3. Punctum adhaerens – punktförmig

Enge, scheibenförmige Zell-Zell-Verbindungen, die Zellen mechanisch fest miteinander verankern.

In Epithelzellen und nicht-epithelialen Geweben, z. B. Herzmuskulatur.

Intermediärfilamente:

• Epithel: Keratin

• Herzmuskel: Desmin

Mit Glykoproteinen und Mukopolysacchariden.

Desmoplakin (intrazellulär) verbindet Keratinfilamente mit Cadherinen (Desmoglein & Desmocollin).

Pemphigus vulgaris – Autoantikörper gegen Desmoglein-3 → Akantholyse der unteren Epidermisschichten → Blasenbildung.

Bänder aus Membranproteinen, die Epithelzellen vollständig gürtelförmig umschließen.

Über 24 verschiedene integrale Membranproteine, v. a.:

• Claudine

• Occludin

1. Parazelluläre Diffusionsbarriere → kontrolliert Molekülfluss über das Epithel (Barrierefunktion).

2. Aufrechterhaltung der Polarität → trennt apikale und basolaterale Membrandomänen (Zaunfunktion).

1. Nierenepithel

2. Darmepithel

3. Harnblasenepithel

4. Gehirnkapillarendothelien (Blut-Hirn-Schranke)

Reguliert die Mg²⁺-Resorption in den Nieren → Mutation führt zu übermäßigem Mg²⁺-Verlust im Urin.

1. Hydrophile Hormone

• Zellundurchlässig

• Binden an Transmembranrezeptoren

• Aktivieren meist Second-Messenger-Systeme

• Beispiele: Peptidhormone (Insulin, Glucagon)

2. Lipophile Hormone

• Zelldurchlässig

• Binden an intrazelluläre Rezeptoren (im Zytosol oder Zellkern)

• Regulieren Genexpression

• Beispiele: Steroidhormone

Weil sie nicht durch die Lipid-Doppelschicht der Zellmembran diffundieren können.

Sie sind fettlöslich und können die Zellmembran frei durchdringen.

Auf der Plasmamembran, da hydrophile Hormone die Membran nicht durchdringen können.

Intrazellulär (im Zytosol oder Zellkern), da lipophile Hormone die Zellmembran passieren können.

1. Regulieren Transkriptionsfunktionen

2. Wirken oft als Transkriptionsfaktoren → verändern die Genexpression.

Können Interkonversionsreaktionen katalysieren (z. B. Aktivierung/Inaktivierung von Enzymen) und so den Zellstoffwechsel steuern.

Durch Bindung an einen spezifischen Hormonrezeptor (membranständig oder intrazellulär).

Änderung der Genexpression → veränderte Proteinsynthese → nachhaltige Anpassung der Zellfunktion.

Interkonversion: schnelle Aktivierung/Inaktivierung von Enzymen durch Modifikationen wie Phosphorylierung.

Intrazelluläre Rezeptoren (v. a. für lipophile Hormone), da sie direkt auf die Transkription wirken.

Membranständige Rezeptoren (v. a. für hydrophile Hormone), die über Second-Messenger-Systeme schnelle Enzymaktivierungen auslösen.

1. Insulin

2. Glukagon

3. Katecholamine

4. Glukokortikoide

5. Übergeordnete hypothalamische und hypophysäre Hormone

6. Schilddrüsenhormone

1. Mineralokortikoide

2. Renin-Angiotensin-System

3. Adiuretin (ADH, Vasopressin)

4. Atriopeptin (ANP)

5. Parathormon

6. Calcitonin

7. Calciferole (Vitamin D)

1. STH (Somatotropes Hormon)

2. Übergeordnete hypophysäre Hormone

3. Somatomedine (IGF-1)

4. Androgene

1. Androgene

2. Östrogene

3. Gestagene

4. Übergeordnete hypophysäre und hypothalamische Hormone (z. B. GnRH, LH, FSH)

1. Gastrin

2. Sekretin

3. Cholezystokinin (CCK)

4. Histamin

1. Histamin

2. Serotonin

3. Kinine

4. Prostaglandine

5. Leukotriene

6. Endothelin

7. ANP

8. NO (Stickstoffmonoxid)

Zytokine (Wachstumsfaktoren, Lymphokine, Hämatopoetine)

1. Enzymgekoppelte Rezeptoren (Typ I)

2. Ligandenaktivierte Ionenkanäle (Typ II)

3. G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (Typ III, 7-TM-Rezeptoren)

1. Guanylatzyklasen

2. Rezeptortyrosinkinasen

3. Rezeptoren mit assoziierten Tyrosinkinasen (z. B. Zytokinrezeptoren)

4. Rezeptoren mit Serin-/Threoninkinaseaktivität

Schnelle Änderung der Membranpermeabilität durch Öffnen/Schließen von Kanälen → schnelle Signaltransduktion.

1. Nicotinischer Acetylcholinrezeptor → Muskelkontraktion

2. GABA- & Glycinrezeptoren → inhibitorische Synapsen

3. AMPA- & NMDA-Rezeptoren → exzitatorische Synapsen

4. IP₃-Rezeptor → Ca²⁺-Freisetzung aus intrazellulären Speichern

1. Besitzen 7 Transmembranhelices

2. Aktivieren G-Proteine → Second-Messenger-Systeme (z. B. cAMP, IP₃, DAG)

1. Hormone: ACTH, LH, FSH, TSH, Katecholamine, Glukagon, Angiotensin, Parathormon, Calcitonin, Prostaglandine, Histamin

2. Neurotransmitter: GABA_B, Serotonin (5-HT1, 5-HT2, 5-HT4)

3. Sinnesreize: Licht, Geruchs- und Geschmackstoffe

Ligandenaktivierte Ionenkanäle (Typ II) – da sie direkt die Membranleitfähigkeit ändern.

PKA phosphoryliert Schlüsselenzyme des Stoffwechsels, z. B.:

• Hormonsensitive Lipase → Lipolyse

• Glykogen Synthase → Hemmung der Glykogensynthese

• Phosphorylase-Kinase → Aktivierung der Glykogenolyse

PKA aktiviert Schlüsselenzyme für die Hormonproduktion, z. B.:

• Cholesterinesterase → wichtig für die Synthese von Steroidhormonen

PKA phosphoryliert und reguliert verschiedene Kanäle:

• Plasmamembran: Na⁺-Kanäle, Ca²⁺-Kanäle, CFTR-Kanal

• Sarkoplasmatisches Retikulum / ER: Ryanodin-Rezeptor (RyR), Ca²⁺-Kanäle

PKA phosphoryliert den Transkriptionsfaktor CREB (cAMP responsive element binding protein) → aktiviert Genexpression durch cAMP-Signale.

Weil es die Bindung von cAMP in enzymatische Aktivität übersetzt und dadurch Stoffwechsel, Hormonbiosynthese, Ionenkanäle und Genexpression steuert.

1. Hormonwirkung und Hormonsekretion

2. Neurotransmission

3. Sehen, Riechen, Schmecken

4. Chemotaxis

5. Exocytose

6. Blutdruckkontrolle

7. Stoffwechsel

8. Embryonalentwicklung

9. Zellwachstum und Zelldifferenzierung

10. Entwicklung

11. Virus-Infektion

1. Sie koppeln über verschiedene G-Proteine an multiple Signalkaskaden

2. Aktivieren Second-Messenger-Systeme (cAMP, IP₃/DAG, Ca²⁺) → ermöglichen vielfältige Effekte je nach Zelltyp und Ligand.

1. Hormonelle Signale

2. Neurotransmitter-Signale

3. Sinnesreize (Licht, Geruch, Geschmack)

4. Chemotaktische Signale

5. Virusbindung / Infektionssignale